Spin-Orbit Coupling Effect over Kondo Temperature and Thermoelectric Transport Properties of a Quantum Dot

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Manya Suni, Marco Antonio
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
Texto Completo: http://app.uff.br/riuff/handle/1/24327
http://dx.doi.org/10.22409/PPGF.2021.d.07226885123
Resumo: Esta tese apresenta os resultados da pesquisa de um ponto quântico acoplado a uma banda de condução com acoplamento spin-órbita (SOC). Estudamos a dependência da temperatura de Kondo e as propriedades de transporte termoelétrico com este tipo de SOC. O problema é modelado como um modelo de Anderson de impureza única na presença da interação spin-órbita da banda de condução. O SOC mistura os spins dos elétrons de condução e, como consequência, a simetria do spin SU (2) do hamiltoniano de Anderson é quebrada. Recuperamos a simetria SU (2) da hamiltoniana de anderson por meio de uma rotação dos spins do sistema junto com o eixo rˆ, onde o estado fundamental do problema pode ser considerado como sendo o estado singlete de muitos corpos de Kondo. Neste eixo de quantização, o Hamiltoniano de Anderson pode ser reescrito da mesma forma que o hamiltoniano de Anderson original, com o qual obtemos uma densidade contínua de estados da banda de condução, uma função de hibridização diagonal com base na rotação de spin, e que a fórmula de Haldane para a temperatura Kondo pode ser reescrita, renormalizada pela banda de condução SOC. No estudo das propriedades de transporte termoelétrico, observamos que em ambos: o método atômico e o método NRG, a temperatura de Kondo diminui com o aumento do SOC. Isso ocorre devido a satisfação da regra da soma de Friedel na presença da banda de condução SOC. Nas propriedades de transporte, obtemos que as condutâncias elétrica e térmica, assim comoa termopotência exibem universalidade na presença de acoplamento spin-órbita. Da mesma forma, observamos a violação da lei de Wiedemann-Franz, e um aumento do ZT com a presença da banda de condução SOC. Resumindo, a interação do SOC conduz o sistema ao regime de Kondo.
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spelling Spin-Orbit Coupling Effect over Kondo Temperature and Thermoelectric Transport Properties of a Quantum DotSpin-Orbit couplingKondo effectSeebeck effectWiedemann-Franz LawSpin-Orbit couplingKondo effectSeebeck effectWiedemann-Franz LawProdução intelectualEsta tese apresenta os resultados da pesquisa de um ponto quântico acoplado a uma banda de condução com acoplamento spin-órbita (SOC). Estudamos a dependência da temperatura de Kondo e as propriedades de transporte termoelétrico com este tipo de SOC. O problema é modelado como um modelo de Anderson de impureza única na presença da interação spin-órbita da banda de condução. O SOC mistura os spins dos elétrons de condução e, como consequência, a simetria do spin SU (2) do hamiltoniano de Anderson é quebrada. Recuperamos a simetria SU (2) da hamiltoniana de anderson por meio de uma rotação dos spins do sistema junto com o eixo rˆ, onde o estado fundamental do problema pode ser considerado como sendo o estado singlete de muitos corpos de Kondo. Neste eixo de quantização, o Hamiltoniano de Anderson pode ser reescrito da mesma forma que o hamiltoniano de Anderson original, com o qual obtemos uma densidade contínua de estados da banda de condução, uma função de hibridização diagonal com base na rotação de spin, e que a fórmula de Haldane para a temperatura Kondo pode ser reescrita, renormalizada pela banda de condução SOC. No estudo das propriedades de transporte termoelétrico, observamos que em ambos: o método atômico e o método NRG, a temperatura de Kondo diminui com o aumento do SOC. Isso ocorre devido a satisfação da regra da soma de Friedel na presença da banda de condução SOC. Nas propriedades de transporte, obtemos que as condutâncias elétrica e térmica, assim comoa termopotência exibem universalidade na presença de acoplamento spin-órbita. Da mesma forma, observamos a violação da lei de Wiedemann-Franz, e um aumento do ZT com a presença da banda de condução SOC. Resumindo, a interação do SOC conduz o sistema ao regime de Kondo.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThis thesis presents the research results of a quantum dot coupled to a conduction band with spin-orbit coupling (SOC), Specifically, a simgle electron transistor (SET). We study the dependence of the Kondo temperature and the thermoelectric transport properties with SOC. The problem is modeled as a single impurity Anderson model in the presence of the conduction band spin-orbit interaction. The SOC mixes the spins of the conducting electrons, and as a consequence, the SU(2) spin symmetry of the Anderson Hamiltonian is broken. We recover the Anderson Hamiltonian SU(2) symmetry through a rotation of the system’s spins along with rˆ axis, where the ground state of the problem can be considered the Kondo many-body singlet state. On this quantization axis, the Anderson Hamiltonian can be rewritten in the same way as the original Anderson Hamiltonian, with which we obtain a continuous density of states of the conduction band, a diagonal hybridization function on the spin rotated basis, and that the Haldane formula for the Kondo temperature can be rewritten, renormalized by the conduction band SOC. In the study of thermoelectric transport properties, we observe that in both: the atomic and the numerical renormalization group (NRG) methods, the Kondo temperature decreases with the increasing of the SOC. It is because the Friedel sum rule is satisfied under conduction band SOC. In the transport properties, we obtain that the electrical, thermal conductance, and thermopower exhibit universality in the presence of spin-orbit coupling. Similarly, we observe the violation of the Wiedemann-Franz law, and the figure of merit ZT increases with the presence of de conduction band SOC. In short, the SOC interaction drives the system to the Kondo regime.114f.NiteróiSilva, Marcos Sergio Figueira daSilva, Marcos Sergio Figueira daMartins, George BalsterLatgé, Andrea BritoSeridonio, Antonio Carlos FerreiraLewenkopf, Caio HenriqueDiniz, Ginetom SouzaMartins, George Balsterhttp://lattes.cnpq.br/4925587638872066http://lattes.cnpq.br/0957444591428758http://lattes.cnpq.br/1027030500014584http://lattes.cnpq.br/0957444591428758http://lattes.cnpq.br/1027030500014584http://lattes.cnpq.br/9802635232762865http://lattes.cnpq.br/4319898277403494http://lattes.cnpq.br/8567960115058074http://lattes.cnpq.br/7049570723169899Manya Suni, Marco Antonio2022-01-25T17:04:21Z2022-01-25T17:04:21Z2021info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfMANYA SUNI, Marco Antonio. Spin-Orbit Coupling Effect over Kondo Temperature and Thermoelectric Transport Properties of a Quantum Dot. 2021. 114f. Tese (Doutorado em Física) − Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2021.http://app.uff.br/riuff/handle/1/24327Aluno de Doutoradohttp://dx.doi.org/10.22409/PPGF.2021.d.07226885123CC-BY-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)instname:Universidade Federal Fluminense (UFF)instacron:UFF2022-01-25T17:04:25Zoai:app.uff.br:1/24327Repositório InstitucionalPUBhttps://app.uff.br/oai/requestriuff@id.uff.bropendoar:21202022-01-25T17:04:25Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF) - Universidade Federal Fluminense (UFF)false
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